Gli oceani assorbono ogni anno circa un quarto di tutte le emissioni antropogeniche di anidride carbonica (CO2). Le stime globali dei flussi di CO2 aria mare si basano tipicamente su misurazioni di  massa di CO2 nell’aria e nell’acqua di mare e trascurano gli effetti dei gradienti di temperatura verticale vicino alla superficie oceanica. 

Osservazioni teoriche e di laboratorio indicano che questi gradienti alterano i flussi di CO2 aria-mare, poiché la differenza di concentrazione  di CO2 aria-mare  è altamente sensibile alla temperatura.  Tuttavia, fino a ora, mancavano prove sul campo che supportassero il loro effetto. Qui presentiamo flussi di CO2 aria-mare diretti indipendenti insieme a flussi di massa indiretti raccolti lungo transect  ripetuti nell’Oceano Atlantico (50° N a 50° S) nel 2018 e 2019. Abbiamo scoperto che tenendo conto dei gradienti di temperatura verticale si riduce la differenza tra i flussi diretti e indiretti da 0,19 mmol m−2 d−1 a 0,08 mmol m−2 d−1 (N = 148). 

Questo implica un aumento del sink di CO2 dell’Atlantico di ~0,03 PgC yr−1 (~7% del sink dell’Oceano Atlantico). Questi risultati sul campo validano gli sforzi teorici, modellistici e osservazionali, tutti i  quali prevedevano che tenendo conto dei gradienti di temperatura vicino alla superficie si sarebbero aumentate le stime di assorbimento globale di CO2 da parte degli oceani. Tenere conto di  questo aumento dell’assorbimento oceanico richiederà probabilmente una revisione di come vengono quantificati i bilanci globali del carbonio.

Aumento dell’assorbimento di CO2 negli oceani a causa dei gradienti di temperatura adiacenti alla superficie

Daniel J. Ford, Jamie D. Shutler, Javier Blanco-Sacristán, Sophie Corrigan, Thomas G. Bell, Mingxi Yang, Vassilis Kitidis, 

Philip D. Nightingale, Ian Brown, Werenfrid Wimmer, David K. Woolf, Tânia Casal, Craig Donlon, Gavin H. Tilstone & Ian Ashton 

Nature Geoscience (2024)Cite this article

Abstract

L’oceano assorbe annualmente circa un quarto di tutte le emissioni antropogeniche di anidride carbonica (CO2). Le stime globali dei flussi di CO2 aria-mare sono tipicamente basate su misure di massa di CO2 nell’aria e nell’acqua di mare e trascurano gli effetti dei gradienti verticali di temperatura vicino alla superficie dell’oceano. Le osservazioni teoriche e di laboratorio indicano che questi gradienti alterano i flussi di CO2 aria-mare, poiché la differenza di concentrazione di CO2 aria-mare è altamente sensibile alla temperatura. Tuttavia, mancano finora prove in luogo che ne supportino l’effetto. Qui presentiamo flussi diretti indipendenti di CO2 aria-mare insieme a flussi indiretti di massa raccolti lungo transetti ripetuti nell’Oceano Atlantico (da 50° N a 50° S) nel 2018 e 2019. Scopriamo che la contabilizzazione dei gradienti verticali di temperatura riduce la differenza tra i flussi diretti e indiretti da 0,19 mmol m-2 d-1 a 0,08 mmol m-2 d-1 (N = 148). Ciò implica un aumento del sink di CO2 nell’Atlantico di ~0,03 PgC yr-1 (~7% del sink dell’Oceano Atlantico). Questi risultati sul campo convalidano gli sforzi teorici, modellistici e osservativi, che prevedevano tutti che la contabilizzazione dei gradienti di temperatura vicino alla superficie avrebbe aumentato le stime dell’assorbimento globale di CO2 da parte dell’oceano. La contabilizzazione di questo maggiore assorbimento oceanico richiederà probabilmente una revisione delle modalità di quantificazione dei bilanci globali del carbonio.

Conclusioni

In questo studio, lungo due transetti nell’Oceano Atlantico è stato raccolto un set completo di dati in questo luogo di eddy covariance di stime dirette e indirette dei flussi di CO2 di aria-mare con un’elevata accuratezza e incertezze ben caratterizzate. Le misurazioni hanno incluso le temperature in profondità (Tdepth) e sulla superficie dell’oceano (Tskin), che hanno permesso di caratterizzare i gradienti verticali di temperatura in superficie. Questi dati consentono una valutazione mirata su larga scala degli effetti dei gradienti verticali naturali di temperatura sui flussi di CO2 di aria-mare. Considerare esplicitamente i gradienti verticali di temperatura nel calcolo del flusso indiretto di CO2 ha migliorato l’accordo con i flussi diretti in eddy covariance. La differenza media tra i flussi indiretti e diretti di CO2 si è ridotta da 0,19 a 0,08 mmol m-2 d-1 e, se scalata all’Oceano Atlantico (da 50° N a 50° S), ha indicato un aggiustamento verso l’alto del pozzo di CO2 di ~0,03 PgC annui o del 7% del pozzo di CO2 dell’Oceano Atlantico.

Quando vengono estrapolati uniformemente all’area oceanica globale, i risultati implicano un aumento di ~0,42 PgC yr-1 nel sink globale di CO2 oceanica dovuta alla superficie fredda e una diminuzione opposta di ~0,24 PgC yr-1 dovuta agli strati caldi naturali. Questo lavoro fornisce la prova osservativa in luogo che l’errore di polarizzazione causato dall’ignorare i gradienti verticali di temperatura dovrebbe essere considerato quando si calcolano i flussi di CO2 aria-mare da approcci di massa nell’ambito delle valutazioni globali del carbonio. L’inclusione dei gradienti verticali di temperatura ha ridotto il bias dei flussi indiretti, aumentando così l’accuratezza delle stime dei pozzi globali di CO2 negli oceani, mentre la precisione delle stime dei pozzi oceanici di CO2 è rimasta invariata. Questi risultati concordano con la teoria, con precedenti studi basati sull’osservazione globale e con un recente studio di modellazione. I risultati evidenziano la necessità di continuare a raccogliere dati di alta qualità per verificare ulteriormente questi segnali in tutti i bacini oceanici.

Fonte: Nature